面试题：动态配置Redis过期键删除策略时的考虑因素

Question

假设你正在一个高并发读写的Redis应用场景中，需要动态配置过期键删除策略，请问你会考虑哪些因素来确保系统性能和数据一致性不受影响？请详细说明。

Answer 1

在高并发读写的Redis应用场景中动态配置过期键删除策略时，需考虑以下因素：

1. 性能影响
   • 主动删除策略：
     • 定时删除：设置一个定时器，当键过期时，立即执行删除操作。此方式能及时释放内存，但高并发场景下，频繁执行删除操作可能会占用过多CPU资源，影响系统整体性能。例如，在一个每秒有数千次读写请求的系统中，过多的定时删除任务可能导致CPU使用率飙升，从而影响其他业务操作。
     • 惰性删除：键过期时不立即删除，而是在每次访问该键时检查是否过期，若过期则删除。这种策略对CPU友好，不会主动消耗CPU资源去删除过期键。然而，在高并发场景下，可能会导致大量过期键长时间占用内存，增加内存压力。比如，在一个缓存热点数据的场景中，若大量数据过期但未被访问，内存占用会持续上升，可能导致内存不足问题。
   • 被动删除策略：
     • 定期删除：Redis会定期随机抽取一些键检查是否过期并删除。这种方式平衡了CPU和内存的消耗。但需合理设置定期删除的频率和每次检查的键数量。频率过高、检查键数过多会增加CPU负担；频率过低、检查键数过少则可能导致大量过期键长时间占用内存。例如，在高并发场景下，如果定期删除频率设置为每10秒一次，每次检查100个键，可能无法及时清理足够的过期键，影响内存使用效率。
2. 数据一致性
   • 读写操作与过期键删除的顺序：在高并发读写场景下，要确保读操作不会读到已过期但还未被删除的键值对，写操作不会覆盖已过期但还未被删除的键。比如，可以通过先进行过期键检查，再执行读写操作的方式来保证数据一致性。若读操作先于过期键删除，可能读到脏数据；写操作先于过期键删除，可能会保留过期数据，导致数据不一致。
   • 缓存与数据库的一致性：如果Redis作为缓存使用，过期键删除后，要及时更新数据库（如果数据来源于数据库），或者在从数据库读取数据重新写入缓存时，确保数据的正确性和一致性。例如，当缓存中的数据过期被删除后，后续读请求从数据库读取最新数据并更新到缓存，要保证数据库中的数据是最新的，否则会出现缓存与数据库数据不一致的情况。
3. 业务场景需求
   • 不同业务对数据过期时间的敏感度：例如，一些实时性要求高的业务（如股票行情数据缓存），过期键应尽快删除，以保证数据的实时性，可倾向于定时删除或较高频率的定期删除策略。而对于一些对实时性要求不高的业务（如一些静态页面缓存），可采用惰性删除或较低频率的定期删除策略，以减少对系统性能的影响。
   • 数据的重要性和使用频率：对于重要且使用频率高的数据，要谨慎选择删除策略，避免因过早删除导致数据丢失或业务异常。比如，在电商系统中，商品库存数据如果频繁过期删除，可能导致库存显示异常，影响正常业务流程。可适当延长过期时间或采用更保守的删除策略。
4. 系统资源
   • 内存资源：高并发读写场景下，内存使用可能迅速增长。需根据系统可用内存情况，动态调整过期键删除策略。若内存紧张，应提高过期键删除的频率，优先选择能及时释放内存的策略，如定时删除或较高频率的定期删除。
   • CPU资源：如果系统CPU使用率已经较高，应避免选择过于消耗CPU的删除策略，如频繁的定时删除。可优先采用惰性删除或适当降低定期删除的频率和每次检查的键数量，以防止CPU资源耗尽，影响系统整体性能。